题目内容

如图所示,平行于直角坐标系y轴的PQ是用特殊材料制成的,只能让垂直打到PQ界面上的电子通过.其左侧有一直角三角形区域,分布着方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,其右侧有竖直向上场强为E的匀强电场.现有速率不同的电子在纸面上从坐标原点O沿不同方向射到三角形区域,不考虑电子间的相互作用.已知电子的电荷量为e,质量为m,在△OAC中,OA=a,θ=60°(即.∠AOC=60°)求:

(1)能通过PQ界面的电子所具有的最大速度是多少?该电子在O点的入射方向与Y轴夹角Φ是多少?

(2)在PQ右侧x轴上什么范围内能接收到电子.

 

【答案】

(1) Φ = 30°(2) 2Ba

【解析】(1)要使电子能通过PQ界面,电子飞出磁场的速度方向必须水平向右,由Bev=m可知,r越大v越大,从C点水平飞出的电子,运动半径最大,对应的速度最大,即r=2a时,电子的速度最大

由Bev=m--------------------2分

得vmax  --------------------3分                                                                                                           

 Φ = 30°--------------------2分

 

(2)粒子在电场中做类平抛运动,据

a=t--------------------2分

                                                                                            

x=vt    --------------------1分

 

得:xmax=2Ba --------------------2分                                                                                              

由此可知:PQ界面的右侧x轴上能接收电子的范围是(a,a+2Ba)-------2分

本题考查洛伦兹力提供向心力,带电粒子在磁场中的偏转,先找圆心后求半径,根据粒子在电场中做类平抛运动求得水平距离

 

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